计算机的基本组成、操作系统、编程语言学习笔记

2022-05-06 18:38:10 浏览数 (1)

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  • 计算机的基本组成
    • CPU（大脑）
      • 控制器
      • 运算器
    • 存储器
      • 主存/内存（大脑的记忆）
      • 外存/硬盘
    • 启动计算机的流程
    • I（input）/O(output)设备
      • 输入设备
      • 输出设备
  • 32位和64位
  • 多核CPU
  • 总线
    • 机械硬盘的工作原理
      • 平均寻道(磁道)时间
      • 平均延迟时间（机械手臂寻找数据的时间）
  • 什么是编程语言
  • 什么是编程？
  • 为什么要编程？
  • 什么是文件
  • 什么是操作系统
  • 什么是应用程序
  • 操作系统具体有什么用
  • 计算机的三大组成
  • 应用程序的启动
  • 编程语言的分类
    • 机器语言
    • 汇编语言
    • 高级语言
      • 解释型语言
      • 编译型语言
  • 网络瓶颈效应
  • 执行Python程序的两种方式以及他们的优缺点
    • 交互式
    • 命令行式

计算机的基本组成

计算机分为五大组成部分，分别为：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。CPU=控制器 运算器

CPU（大脑）

控制器

控制整个电脑的运行

运算器

算术运算和逻辑运算

存储器

计算机的存储的一个二进制单位称为1bit，8bit=1Bytes称为一个字节，1024Bytes=1KB，1024KB=1MB，1024MB=1GB、1024GB=1TB，1024TB=1PB。

ROM存储器：只读存储器（不可写），一般在出厂时编程完毕，然后再也不能修改，一般存放BIOS（basic input output system）程序，该程序一般用于启动计算机，或用于处理底层设备的控制

计算机之认识0和1（低电平和高电平）

主存/内存（大脑的记忆）

优点：速度快

缺点：容量小，断电即消失

外存/硬盘

优点：容量大，断电不会擦除

缺点：速度慢

启动计算机的流程

  1. 计算机加电
  2. BIOS开始运行，检测硬件：CPU、内存、硬盘等
  3. BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备等
  4. 从启动设备上读取第一个扇区的内容
  5. 根据分区信息读入BootLoader启动装载模块，启动操作系统
  6. 操作系统询问BIOS,获得配置信息。对于每种设备系统会检查其设备驱动是否存在，如果没有，则系统会要求用户安装设备驱动程序，有了全部的设备驱动程序，操作系统则会将他们调入内核，然后初始有关的表格（如进程表）

I（input）/O(output)设备

输入设备

输入信息，如键盘、鼠标

输出设备

输出信息，如显示屏、打印机

以下为了解内容

32位和64位

计算机一次读取32位或64位二进制数（0或1叫做二进制位）

32位和64位安装包本质是一样的，只是一次给电脑的位数不一样

位数导致安装软件速度的快慢，且32位电脑无法安装64位安装包

多核CPU

cpu》大脑，一个大脑同一个时刻只能做一件事情，多核CPU同一时刻完成多个事情

超过8-10核对于我们而言不会有本质区别

中缀表达式、后缀表达式

总线

连接计算机硬件（cpu/存储器/输入/输出）

机械硬盘的工作原理

机械硬盘通过有无磁性存储数据，消磁是0有磁是1

机械手臂：读取数据，机械手臂的末端是磁头

磁道：存储数据

扇区：

1.机械手臂一次性读取一个扇区的内容

2.划分磁盘，多个扇区合成一个盘（区）

平均寻道(磁道)时间

机械手臂到达磁道的时间：5ms

平均延迟时间（机械手臂寻找数据的时间）

以7200r/min的硬盘为例

平均延时时间：

7200/60=120(r/s)

1/120=0.0083(s/r)=8.3(ms/r)

8.3/2=4.15(ms/r)

平均寻找数据时间=平均寻道时间 平均延迟时间

固态硬盘（通过电容有无电判断0/1）

不需要机械手臂，节省时间

什么是编程语言

python是编程语言，是人和计算机沟通的介质

什么是编程？

编程：程序员基于某种编程语言的语法格式将自己大脑中想让计算机做的事写到文件中，所以编程的结果是一堆文件，这堆文件就是程序。

在编程之前需要学会语法 关键字（词组）

通过编程语言写一堆文件（以后就是写文件，文件里是python的语法和词组）

为什么要编程？

计算机就像是人的奴隶，编程的目的就是让计算机帮助人类工作，因而取代人力

什么是文件

存储信息的就是文件，文件是操作系统提供的虚拟概念，用它来存储信息

什么是操作系统

操作系统位于计算机硬件与应用软件之间，它是一个协调管理计算机资源和软件资源的控制程序。它把对硬件的复杂操作，封装成一个一个简单的接口，供人们使用。

什么是应用程序

去了操作系统，其余的软件都是应用程序。它位于操作系统之上，通过与操作系统交互，帮助人们完成相应的工作。

操作系统具体有什么用

操作系统和硬件交互，并且把对硬件的复杂操作简单化

计算机的三大组成

软件

操作系统

硬件（cpu/内存/外存）

硬件与操作系统、硬件进行交互，操作系统与人和硬件进行交互

应用程序的启动

1.双击qq(找到qq在硬盘所在的位置)CPU先向内存发出取指的命令 （CPU 内存）

2.内存从硬盘中取出运行qq的指令 （硬盘）

3.控制器分析运行qq的指令并告知运算器工作（控制器）

4.运算器进行一系列的算术运算和逻辑运算打开qq,并从硬盘读取qq的代码至内存（运算器 内存 硬盘）

5.计算机在内存中运行qq的代码（内存）

6.如果此时从qq好友接收一个文件并下载，该文件将会永久保存在硬盘中

7.关闭qq时CPU向内存发出关闭qq的指令，内存关闭qq并清理内存中qq的代码

编程语言的分类

机器语言

直接用0和1进行编程的语言

优点：执行效率高开发效率低

汇编语言

汇编语言通过汇编语言翻译器将汇编语言翻译成机器语言。

优点（和机器语言相比较）：开发效率高

缺点（和机器语言相比较）：执行效率低

高级语言

高级语言直接用人能理解的语言和语法风格编写程序。

优点（较汇编语言）：开发效率高

缺点（较汇编语言）：执行效率低

解释型语言

直接将代码解释称机器码，每写一句就可执行语句，

优点（较编译型）:开发效率高 ，缺点执行效率低

编译型语言

使用专门的编译器，针对特定的平台，将高级语言源代码一次性的编译成可被机器识别的可执行性程序的格式，以后不再编译

优点：（较解释型）执行效率高

缺点：（较解释型）开发效率低

网络瓶颈效应

网络的瓶颈效应是指网络延迟时间远大于计算机执行程序所需要的时间，所以在这种情况下使用解释型语言编程对整个项目的执行效率影响不大。

执行Python程序的两种方式以及他们的优缺点

交互式

输入一行，执行一行。在交互式下不需要用print，可以自动打印

优点：可以清楚地看到每一句指令的执行结果

缺点：不能保存，只可用作一般调试

命令行式

在文本编辑器中编写代码，由于python语言是解释型语言，我们直接使用python打开文件，python会读一行翻译一行，并且这个文件是永久保存在硬盘中的。

优点：可以一次运行整个文本，程序可以保存

缺点：调试麻烦

存储 汇编语言 python

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